CN114047091A - 一种具有自动称量功能的恒温恒湿箱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及空气颗粒物检测称重设备领域，解决了现有技术中滤膜称量时空气中的水分、颗粒物造成滤膜重量变化的问题。一种具有自动称量功能的恒温恒湿箱，包括箱体、压缩机，箱体内设有温度控制系统、湿度控制系统，温度控制系统与压缩机连通，箱体内设有安置架、机械臂、天平、滤膜识别装置，天平上设有称量架，机械臂包括转动轴以及设置在转动轴上的摆动臂，摆动臂能够绕转动轴转动且能够相对安置架上下移动，安置架上设有供摆动臂穿过的缺口，称量架上设有供摆动臂穿过的缺口。对于滤膜的移动由机械臂完成，无需人工开箱操作，避免了空气中的水分、颗粒物造成滤膜重量的变化，提高了检测的精度。

Description

一种具有自动称量功能的恒温恒湿箱

技术领域

本发明涉及空气颗粒物检测称重设备领域，尤其涉及一种具有自动称量功能的恒温恒湿箱。

背景技术

对空气颗粒物的检测方法有光投射法、激光后向散射法、电荷法、β射线吸收法、过滤称重法等。过滤称重法的基本原理是使用滤膜对一定体积的空气进行过滤，将滤膜在恒温恒湿箱内放置一段时间后进行称重，根据滤膜质量计算空气颗粒物浓度。现有的恒温恒湿箱内不具有称重功能，滤膜在恒温恒湿箱内放置一段时间后，由工作人员取出，并使用天平称量。取出称量过程中空气中的水分、颗粒物均可能造成滤膜重量的变化，导致计算的颗粒物浓度不准确。

发明内容

本发明提供一种具有自动称量功能的恒温恒湿箱，解决了现有技术中滤膜称量时空气中的水分、颗粒物造成滤膜重量变化的问题。

一种具有自动称量功能的恒温恒湿箱，包括箱体、压缩机，箱体内设有温度控制系统、湿度控制系统，温度控制系统与压缩机连通，箱体内设有安置架、机械臂、天平、滤膜识别装置，天平上设有称量架，机械臂包括转动轴以及设置在转动轴上的摆动臂，摆动臂能够绕转动轴转动且能够相对安置架上下移动，安置架上设有供摆动臂穿过的缺口，称量架上设有供摆动臂穿过的缺口。本发明使用时，滤膜在箱体内静置后，摆动臂由下向上穿过安置架，将滤膜托起，随后摆动臂绕转动轴转动，滤膜位于称量架上方，摆动臂由上向下穿过称量架，滤膜被称量架托起，天平完成对滤膜的称量。对于滤膜的移动由机械臂完成，无需人工开箱操作，避免了空气中的水分、颗粒物造成滤膜重量的变化，提高了检测的精度。

进一步，所述机械臂包括机架，机架上滑动连接有第一滑块，第一滑块上转动连接有转动轴，机架上转动连接有转动轮，转动轴穿过转动轮且与转动轮同轴设置，转动轴与转动轮滑动连接，转动轴上设有摆动臂。

进一步，为了对摆动臂的转动角度是否到位进行检测，所述机架上设有第一位移传感器，所述转动轮上设有第一定位块，第一位移传感器用于检测第一定位块到第一位移传感器的距离。

进一步，为了对转动臂的上下移动位置是否到位进行检测，所述机架上设有第二位移传感器，所述第一滑块上设有第二定位块，第二定位块包括一斜面，第二位移传感器用于检测斜面到第二位移传感器的距离。

进一步，所述摆动臂包括摆动臂本体，摆动臂本体上滑动连接有第二滑块，摆动臂本体上设有用于驱动第二滑块的直线驱动机构，第二滑块上设有托片。

进一步，所述箱体内设有实验腔体和调节腔体，调节腔体通过第一管道与实验腔体连通，调节腔体还通过第二管道与实验腔体连通，实验腔体或调节腔体或第一管道或第二管道内设有风机，调节腔体内设有滤网。实验腔体、第一管道、调节腔体和第二管道形成环形的气体循环通道，箱体内的空气在风机的驱动下在实验腔体、第一管道、调节腔体和第二管道内循环，避免了引入外界空气引起实验腔体内的温度和湿度变化，也避免了外界空气中的颗粒物进入实验腔体并附着在待称重的滤膜上，导致滤膜重量变化。空气在实验腔体、第一管道、调节腔体和第二管道内循环过程中，通过滤网，滤网用于去除空气中的颗粒物，避免其附着在滤膜上，导致滤膜重量变化。

进一步，所述箱体内设有大理石基座、石英砂容器、金属棒，石英砂容器设置于大理石基座的顶面上，石英砂容器顶部开口且内部设有石英砂，金属棒的一端插入石英砂内，所述天平设置在金属棒上，所述压缩机位于所述箱体外部，所述箱体设置于隔振平台上，所述安置架、机械臂设置在隔振平台上。大理石有良好的隔振性能，能够有效降低地面振动对石英砂容器的影响，石英砂也有良好的隔振性能，能够进一步降低地面振动对支撑棒的影响，支撑棒插入石英砂中，避免了天平与石英砂容器的直接接触，避免了大理石基座的振动经石英砂容器传递到天平，经过大理石基座和石英砂的两级隔振，有效地降低了外界振动对天平的影响，避免了天平的称量结果不准。压缩机工作产生的振动经过大理石基座和石英砂的隔振，避免了压缩机工作产生的振动对天平产生影响。隔振平台能够降低外界振动对滤膜架和机械臂的影响，避免滤膜架和机械臂配合不够精准。

进一步，所述箱体内设有安装架，安装架上设有挡风罩，挡风罩包括固定在安装架上的第一罩体以及与第一罩体同轴设置的第二罩体，第二罩体与安装架转动连接，第一罩体为圆筒状，第一罩体的侧壁上设有开口，第二罩体为圆筒状，第二罩体的侧壁上设有开口，第一罩体的下端抵靠在所述天平的外壳上，第二罩体的下端抵靠在所述天平的外壳上。避免风机产生的气流对天平称量产生影响。第二罩体转动使第一罩体侧壁的开口和第二罩体侧壁的开口重合时，摆动臂能够伸入挡风罩内，完成滤膜的运输。第一罩体侧壁的开口和第二罩体侧壁的开口不重合时，天平的称量面位于第一罩体和第二罩体围成的空间内，避免了气流对天平的影响。

进一步，所述安置架包括多个相互固定连接的安置板，相邻安置板之间设有支撑柱，支撑柱两端分别抵靠在两个安置板上，安置板上设有多个安置槽，安置槽均位于同一圆周上，安置板的边缘设有第一缺口，第一缺口与安置槽一一对应，第一缺口至少部分位于安置槽的底面上，安置架上转动连接有基座，基座固定在所述箱体上。

进一步，所述安置板表面喷涂有防静电材料，所述安置槽的侧壁和底面上均镀金，所述箱体内设有静电去除装置。防静电材料和镀金能够有效去除滤膜上的静电，避免对天平称量产生影响。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

本发明使用时，滤膜在箱体内静置后，摆动臂由下向上穿过安置架，将滤膜托起，随后摆动臂绕转动轴转动，滤膜位于称量架上方，摆动臂由上向下穿过称量架，滤膜被称量架托起，天平完成对滤膜的称量。对于滤膜的移动由机械臂完成，无需人工开箱操作，避免了空气中的水分、颗粒物造成滤膜重量的变化，提高了检测的精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明机械臂结构示意图；

图3为本发明机架及第一滑块结构示意图；

图4为本发明第一定位块和第一位移传感器结构示意图；

图5为本发明第二定位块和第二位移传感器结构示意图；

图6为本发明箱体内部结构示意图；

图7为本发明大理石基座、石英砂容器、金属棒结构示意图；

图8为本发明挡风罩结构示意图；

图9为本发明第二罩体结构示意图；

图10为本发明第一罩体结构示意图；

图11为本发明安置架结构示意图；

1、箱体，2、安置架，3、风机，4、挡风罩，5、转动轴，6、摆动臂本体，7、托片，8、第二滑块，9、电动推杆，10、机架，11、第一直线驱动电机，12、第一滑块，13、螺杆，14、转动轮，15、第一罩体，16、第二罩体，17、安装架，18、罩体轴，19、大理石基座，20、石英砂容器，21、金属棒，22、天平座，23、调节腔体，24、实验腔体，25、第一管道，26、第二管道，27、机械臂，28、条形码扫描仪，29、静电去除装置，30、第一定位块，31、第一位移传感器，32、第二定位块，33、第二位移传感器。

具体实施方式

为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利保护的范围。

实施例1

如图1-11所示，一种具有自动称量功能的恒温恒湿箱，包括箱体1、压缩机，箱体1内设有温度控制系统、湿度控制系统，温度控制系统与压缩机连通，箱体1内设有安置架2、机械臂27、天平、条形码扫描仪28，天平上设有称量架，机械臂27包括转动轴5以及设置在转动轴5上的摆动臂，摆动臂能够绕转动轴5转动且能够相对安置架2上下移动，安置架2上设有供摆动臂穿过的缺口，称量架上设有供摆动臂穿过的缺口。

机械臂27包括机架10，机架10上滑动连接有第一滑块12，第一滑块12上转动连接有转动轴5，机架10上转动连接有转动轮14，转动轴5穿过转动轮14且与转动轮14同轴设置，转动轴5与转动轮14滑动连接，转动轴5上设有摆动臂。机架10上设有第一直线驱动电机11，机架10上转动连接有螺杆13，第一直线驱动电机11的输出轴通过齿轮系统与螺杆13同步连接，螺杆13上螺纹连接有螺母，螺母与第一滑块12固定连接。机架10上第一转动驱动电机，第一转动驱动电机通过同步带与转动轮14连接。

机架10上设有第一位移传感器31，转动轮14上设有第一定位块30，第一位移传感器31用于检测第一定位块30到第一位移传感器31的距离。摆动臂从安置架2上托起滤膜时、将滤膜移动至条形码扫描仪28处时、将滤膜移动至静电去除装置29处时、将滤膜移动至称量架上方时，其相对于初始位置转过的角度是固定的，只需检测转过的角度是否与预期值一致即可判断摆动臂的转动角度是否到位，从而进行调整。

机架10上设有第二位移传感器33，第一滑块12上设有第二定位块32，第二定位块32包括一斜面，第二位移传感器33用于检测斜面到第二位移传感器33的距离。当第一滑块12处于不同高度时，第二位移传感器33检测的是第二定位块32斜面上不同的点到第二位移传感器33的距离，这个距离随第一滑块12的高度变化，因此根据第二位移传感器33的读数可以判断第一滑块12的高度，从而得到摆动臂的高度。摆动臂从特定层的安置板上托起滤膜时、将滤膜移动至条形码扫描仪28处时、将滤膜移动至静电去除装置29处时、从上到下穿过称量架时，其上下移动的距离可以由控制电路计算得到，将计算值与实际值对比即可得到摆动臂的上下位置是否准确，从而进行调整。

摆动臂包括摆动臂本体6，摆动臂本体6上滑动连接有第二滑块8，摆动臂本体6上设有用于驱动第二滑块8的电动推杆9，第二滑块8上设有托片7。摆动臂将滤膜托起后，需要将滤膜依次移动至条形码扫描仪28处、静电去除装置29处、称量架处，条形码扫描仪28、静电去除装置29、称量架由于设计或安装原因可能不在同一圆周上，将用于托起滤膜的托片7设置在能够沿摆动臂本体6滑动的第二滑块8上能够避免条形码扫描仪28、静电去除装置29、称量架不在同一圆周上导致的滤膜无法到达条形码扫描仪28或静电去除装置29或称量架的问题。

箱体1内设有实验腔体24和调节腔体23，调节腔体23通过第一管道25与实验腔体24连通，调节腔体23还通过第二管道26与实验腔体24连通，实验腔体24或调节腔体23或第一管道25或第二管道26内设有风机3，调节腔体23内设有滤网。

箱体1内设有大理石基座19、石英砂容器20、金属棒21，石英砂容器20设置于大理石基座19的顶面上，石英砂容器20顶部开口且内部设有石英砂，金属棒21的一端插入石英砂内，天平设置在金属棒21上，压缩机位于箱体1外部，箱体1设置于隔振平台上，安置架2、机械臂27设置在隔振平台上。

箱体1内设有安装架17，安装架17上设有挡风罩4，挡风罩4包括固定在安装架17上的第一罩体15以及与第一罩体15同轴设置的第二罩体16，第二罩体16与安装架17转动连接，第一罩体15为圆筒状，第一罩体15的侧壁上设有开口，第二罩体16为圆筒状，第二罩体16的侧壁上设有开口，第一罩体15的下端抵靠在所述天平的外壳上，第二罩体16的下端抵靠在所述天平的外壳上。第二罩体16的上端固定连接有安装板，安装板上设有罩体轴18，罩体轴18穿过安装架17且与安装架17通过轴承连接，安装架17上设有罩体驱动电机，罩体轴18通过齿轮与罩体驱动电机连接。

安置架2包括多个相互固定连接的安置板，相邻安置板之间设有支撑柱，支撑柱两端分别抵靠在两个安置板上，安置板上设有多个安置槽，安置槽均位于同一圆周上，安置板的边缘设有第一缺口，第一缺口与安置槽一一对应，第一缺口至少部分位于安置槽的底面上，安置架2上转动连接有基座，基座固定在箱体1上。

安置板表面喷涂有防静电材料，安置槽的侧壁和底面上均镀金，箱体1内设有静电去除装置29。

第一直线驱动电机11、第一转动驱动电机、第一位移传感器31、第二位移传感器33、电动推杆9、风机3、压缩机、天平、罩体驱动电机、条形码扫描仪28、静电去除装置29均与控制电路连接。

本发明的工作原理：滤膜放置于安置架2上，静置24小时后摆动臂摆动直至托片7位于待称量滤膜的正下方，随后摆动臂自下向上移动，托片7将滤膜托起，随后摆动臂摆动，并向上移动，滤膜位于条形码扫描仪28下方，条形码扫描仪28对滤膜上的条形码进行扫描，读取滤膜的信息（用于识别、区分滤膜），随后摆动臂摆动，滤膜位于静电去除装置29处，静电去除装置29发出的离子风将滤膜上的静电去除。随后第二罩体16转动，第二罩体16侧壁的开口与第一罩体15侧壁的开口重合，摆动臂摆动，滤膜位于称量架上方，摆动臂自上而下穿过称量架，称量架托起滤膜，摆动臂摆动并竖直移动，回复至初始位置。第二罩体16转动，将滤膜封闭在第一罩体15和第二罩体16内，天平进行称量。称量完成后第二罩体16转动，摆动臂伸入挡风罩4内径滤膜移动至安置架2上。安置架2转动，摆动臂移动下一滤膜进行称量。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于，滤膜识别装置为RFID装置。

本发明的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等（如果存在）是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

Claims (10)

1.一种具有自动称量功能的恒温恒湿箱，包括箱体、压缩机，箱体内设有温度控制系统、湿度控制系统，温度控制系统与压缩机连通，其特征在于，箱体内设有安置架、机械臂、天平、滤膜识别装置，天平上设有称量架，机械臂包括转动轴以及设置在转动轴上的摆动臂，摆动臂能够绕转动轴转动且能够相对安置架上下移动，安置架上设有供摆动臂穿过的缺口，称量架上设有供摆动臂穿过的缺口。

2.根据权利要求1所述的具有自动称量功能的恒温恒湿箱，其特征在于，所述机械臂包括机架，机架上滑动连接有第一滑块，第一滑块上转动连接有转动轴，机架上转动连接有转动轮，转动轴穿过转动轮且与转动轮同轴设置，转动轴与转动轮滑动连接，转动轴上设有摆动臂。

3.根据权利要求2所述的具有自动称量功能的恒温恒湿箱，其特征在于，所述机架上设有第一位移传感器，所述转动轮上设有第一定位块，第一位移传感器用于检测第一定位块到第一位移传感器的距离。

4.根据权利要求2或3所述的具有自动称量功能的恒温恒湿箱，其特征在于，所述机架上设有第二位移传感器，所述第一滑块上设有第二定位块，第二定位块包括一斜面，第二位移传感器用于检测斜面到第二位移传感器的距离。

5.根据权利要求1所述的具有自动称量功能的恒温恒湿箱，其特征在于，所述摆动臂包括摆动臂本体，摆动臂本体上滑动连接有第二滑块，摆动臂本体上设有用于驱动第二滑块的直线驱动机构，第二滑块上设有托片。

6.根据权利要求1所述的具有自动称量功能的恒温恒湿箱，其特征在于，所述箱体内设有实验腔体和调节腔体，调节腔体通过第一管道与实验腔体连通，调节腔体还通过第二管道与实验腔体连通，实验腔体或调节腔体或第一管道或第二管道内设有风机，调节腔体内设有滤网。

7.根据权利要求1所述的具有自动称量功能的恒温恒湿箱，其特征在于，所述箱体内设有大理石基座、石英砂容器、金属棒，石英砂容器设置于大理石基座的顶面上，石英砂容器顶部开口且内部设有石英砂，金属棒的一端插入石英砂内，所述天平设置在金属棒上，所述压缩机位于所述箱体外部，所述箱体设置于隔振平台上，所述安置架、机械臂设置在隔振平台上。

8.根据权利要求6所述的具有自动称量功能的恒温恒湿箱，其特征在于，所述箱体内设有安装架，安装架上设有挡风罩，挡风罩的一端抵靠在所述天平的外壳上，挡风罩包括固定在安装架上的第一罩体以及与第一罩体同轴设置的第二罩体，第二罩体与安装架转动连接，第一罩体为圆筒状，第一罩体的侧壁上设有开口，第二罩体为圆筒状，第二罩体的侧壁上设有开口。

9.根据权利要求1所述的具有自动称量功能的恒温恒湿箱，其特征在于，所述安置架包括多个相互固定连接的安置板，相邻安置板之间设有支撑柱，支撑柱两端分别抵靠在两个安置板上，安置板上设有多个安置槽，安置槽均位于同一圆周上，安置板的边缘设有第一缺口，第一缺口与安置槽一一对应，第一缺口至少部分位于安置槽的底面上，安置架上转动连接有基座，基座固定在所述箱体上。

10.根据权利要求9所述的具有自动称量功能的恒温恒湿箱，其特征在于，所述安置板表面喷涂有防静电材料，所述安置槽的侧壁和底面上均镀金，所述箱体内设有静电去除装置。

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